건기연, 국제표준 신뢰성 기반 기초 하중저항계수 설계법(LRFD) 개발
국내에서는 현재 지반 기초구조물 설계 시 적용되고 있는 허용응력 설계법은 구조물의 하중과 지반의 불확실성 및 편차를 전혀 고려하지 못하고 있다. 서로 천차만별인 파괴확률을 가지고 있는 구조물에 대해서 획일적이고 주관적인 임의의 값의 안정(stability) 비율을 적용함으로써 비경제적 과다설계 또는 안전하지 못한 부실설계가 번번이 발생하여 왔다.
이를 개선하기 위해 구조물에 작용하는 다양한 하중조건과 지반-기초의 저항력에 관련된 불확실성을 정량적으로 평가하여 안전성에 적합한 설계가 필요해졌다. 북미와 유럽을 중심으로 구조물 설계와 관련하여 신뢰성 분석을 기반으로 한 설계법인 하중저항계수설계법(LFRD)과 유로코드(Eurocode)로 기준이 정비되었다. 국제표준화 기구(ISO)와 건설관련 설계표준(ISO 2394) 역시 신뢰성 기반 설계법(구조물 신뢰성에 관한 일반원리: Genenral Principle on Reliability for Structure)을 채택하였다. 미국의 경우 2007년 8월 이후 교량 설계시 하중저항계수 설계법의 사용이 의무화되었으며, 국제기술의 표준화작업이 급속도로 이루어지고 있는 상황을 고려해 볼 때 신뢰성 기반 설계법 으로 변화는 필연적이다.
한국건설기술연구원은 국내실정에 맞도록 신뢰성 있는 하중계수와 저항계수를 결정하는 설계법을 개발하기 위해 대표적인 신뢰성 분석기법(일차신뢰도법, 몬테카를로 시뮬레이션)에 기초한 신뢰성 평가시스템을 구축하였다. 이 시스템는 국내 지반 기초구조물들 각각의 불확실성을 적용하고 엄격한 신뢰성 평가를 바탕으로 국내지반 특성 및 기초구조물 설계 시공 특성을 반영한 저항계수를 국내최초로 도출하였다. 또한 구조물의 중요도 및 다양한 요구 안전도에 적합한 저항계수를 적용할 수 있도록 하여 경제적이고 합리적인 설계가 가능하도록 하였다.
개발된 저항계수를 바탕으로 지반 기초구조물 하중저항계수설계법(LFRD)이 개발 완성단계에 있으며, 이는 향후 글로벌 경쟁시대의 국제건설 환경에서 국제표준화 규격(ISO)에 부합하는 세계적 수준의 합리적이고 선진화된 설계기준이 될 것이다. 이를 통해 국내 건설산업의 경쟁력 확보는 물론 국내건설자원의 효율적 사용 및 지반 기초구조물의 품질향상 수출증대에도 크게 기여할 것으로 기대된다.
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